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Leerer Tank-Leistungsschalter, der in Übertragungs- und Verteilerstationen zum Einsatz kommt

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Ausgelöster Schutzschalter für den Tottank

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Ein „Dead Tank Circuit Breaker“ (DTC) ist ein Hochspannungs-Freiluft-Leistungsschalter, bei dem der Unterbrechertank auf Erdpotential liegt. Die unter Spannung stehenden Leiter treten über isolierte Durchführungen in den geerdeten Metalltank ein, und die Stromunterbrechung erfolgt innerhalb des geerdeten Gehäuses.

Dead-Tank-Leistungsschalter finden breite Anwendung in Übertragungs- und Verteilerstationen, insbesondere dort, wo integrierte Stromwandler, erhöhte Sicherheit und Wartungsfreundlichkeit im Vordergrund stehen.

Aufbau
Zu den Hauptkomponenten gehören:
·Geerdeter Metalltank – Beherbergt die Unterbrechereinheit und bleibt auf Erdpotential.
·Durchführungen – Isolierte Anschlüsse, über die die stromführenden Leiter in den geerdeten Behälter ein- und aus ihm austreten können.
·Unterbrechereinheit – Enthält die beweglichen und feststehenden Kontakte sowie das Lichtbogenlöschmedium (typischerweise SF₆-Gas oder, je nach Spannungsklasse, zunehmend auch alternative Gase oder Vakuum).
·Betätigungsmechanismus – Feder-, hydraulisch oder motorbetätigter Mechanismus zum Öffnen und Schließen der Kontakte.
·Stromwandler (CTs) – Oft in die Durchführungen oder den Behälter integriert, wodurch der Bedarf an externen Geräten reduziert wird.
·Schaltschrank – Enthält Steuer-, Schutz-, Überwachungs- und Hilfsstromkreise.
·Gasüberwachungssystem – Überwacht Gasdruck und -dichte für einen zuverlässigen Betrieb.

Funktionsprinzip
1. Unter normalen Bedingungen sind die Schalterkontakte geschlossen und führen den Laststrom.
2. Tritt ein Fehler auf, geben Schutzrelais einen Auslösebefehl aus.
3. Der Betätigungsmechanismus trennt die Kontakte im geerdeten Behälter.
4. Beim Trennen der Kontakte entsteht ein Lichtbogen.
5. Das Isoliermedium löscht den Lichtbogen:
SF₆-Gas nutzt seine hohe Durchschlagfestigkeit und die Gasströmung, um den Lichtbogen zu löschen.
Vakuumunterbrecher löschen den Lichtbogen in einer versiegelten Vakuumflasche bei geeigneten Spannungswerten.
6. Nach der Stromunterbrechung stellt sich die Durchschlagfestigkeit schnell wieder her, wodurch ein Rückzünden verhindert wird.
7. Der fehlerhafte Abschnitt des Netzes wird isoliert.

Hauptmerkmale
·Behälterpotential: Geerdet (potentialfrei)
·Einbauort: Freiluft-Übertragungs- und -Verteilerstationen
·Spannungsbereich: Ca. 72,5 kV bis 800 kV und darüber
·Unterbrechungsmedium: Vorwiegend SF₆-Gas; bei einigen Ausführungen Vakuum oder alternative Gase
·Stromwandler: Häufig integriert
·Betätigungsmechanismus: Feder-, hydraulisch oder motorbetrieben
·Durchführungen: Porzellan- oder Verbundisolierung

Vorteile
·Der geerdete Behälter erhöht die Sicherheit des Personals bei Wartungsarbeiten.
·Integrierte Stromwandler reduzieren die Anzahl der Geräte und den Platzbedarf im Umspannwerk.
·Hervorragende mechanische Festigkeit und Fehlerstromfestigkeit.
·Aufgrund der robusten Bauweise gut geeignet für Anwendungen in erdbebengefährdeten Gebieten.
·Geringere elektromagnetische Störungen im Umfeld des geerdeten Gehäuses.
·Zuverlässige Leistung unter rauen Umgebungsbedingungen.
·Einfachere Wartung, da das Gehäuse auf Erdpotential liegt.

Nachteile
·Höhere Anschaffungskosten als bei einem vergleichbaren Unterbrecher mit unter Spannung stehendem Behälter.
·Schwerere Geräte, die stabilere Fundamente erfordern.
·Größerer Platzbedarf bei einigen Installationen.
·Transport und Installation können aufgrund des höheren Gewichts anspruchsvoller sein.

Typische Anwendungsbereiche
·Übertragungsumspannwerke
·Höchstspannungs-Umspannwerke
·Versorgungsnetze
·Gasisolierte und hybride Umspannwerke
·Schaltanlagen zur Stromerzeugung
·Industrielle Übertragungssysteme
·Gebiete mit hohen seismischen Anforderungen

Typische Nennwerte
·Nennspannung: 72,5–800 kV+
·Nennfrequenz: 50/60 Hz
·Nennstrom: 1.250–6.000 A
·Kurzschluss-Ausschaltstrom: 25–80 kA
·Betriebsdauer: ca. 2–3 Zyklen bei modernen Leistungsschaltern
·Isolationsniveau (BIL): gemäß IEC- oder ANSI-Normen

Gängige Spannungsklassen
72,5 kV
123 kV
145 kV
170 kV
245 kV
362 kV
420 kV
550 kV
800 kV

Relevante Normen
·IEC 62271-100 – Legt Nennwerte, Konstruktionsanforderungen, Prüfverfahren und Leistungsmerkmale für Wechselstrom-Hochspannungs-Leistungsschalter fest.
·IEEE C37-Reihe – Behandelt Nennwerte, Prüfverfahren, Anwendungsbereiche und Leistungsanforderungen, die in Nordamerika üblicherweise gelten.

Zusammenfassung
Ein „Dead-Tank“-Leistungsschalter ist so konstruiert, dass sein Unterbrecher in einem geerdeten Metallbehälter untergebracht ist, was für erhöhte Sicherheit, einfache Wartung und die Möglichkeit zur Integration von Stromwandlern sorgt. Obwohl er im Allgemeinen schwerer und teurer ist als ein „Live-Tank“-Leistungsschalter, wird er häufig für Hochspannungsübertragungssysteme gewählt, bei denen Zuverlässigkeit, integrierter Schutz und robuste Leistung von entscheidender Bedeutung sind.